铰链间隙对连杆机构运动精度的重要性测度分析

为研究铰链间隙的不确定性对连杆机构输出误差和失效概率的贡献,以舱门机构为例,建立了其多体运动学模型。将机构部件分类为拉压杆和受弯杆,基于“等效杆长理论”,建立了运动精度模型和可靠性模型。分别采用针对输出误差和失效概率的矩独立重要性测度方法,对铰链间隙进行了重要性测度与分析,研究了铰链间隙分布参数的变化对其重要度的影响。计算和分析结果表明,铰链间隙均值的变化对重要度影响较小,标准差的变化对重要度影响较大。减小铰链间隙的标准差,能更为显著地降低其不确定性对机构输出误差和失效概率的贡献。     

平面四杆机构的可靠性分析

将诸原始误差均视为随机变量，对平面四杆机构具有杆长尺寸误差、铰链间隙误差及磨损量等各项随机变量分别进行了分析；应用微小位移的线性叠加原理综合出各项误差导致的机构运动输出总误差，建立了机构运动精度可靠性分析模型；利用计算机数字仿真技术，考察了机构中杆长尺寸误差和铰链间隙(或磨损)误差随机变量均值和方差的改变，对机构输出运动精度可靠度的影响，从中获得了一些有意义的结论。     

基于运动精度可靠性的平面四杆机构优化设计

以具有杆长尺寸和铰链间隙误差的平面四杆机构为对象 ,运用微小位移线性迭加原理 ,对机构的输出运动误差进行了可靠性分析 ;建立了以杆长误差和铰链间隙的均方差为设计变量 ,满足运动精度可靠度和设计变量上下限要求为约束条件 ,使机构制造加工费用极小化为目标函数的优化设计数学模型 ;利用外点法和 Powell方向加速法求解 ,获得了令人满意的设计结果     

运动副结构间隙的对救援机器人收放机构的影响分析与改进设计

结合一款救援机器人在收放实验过程中发生的机构变形卡滞现象,探究了机构受载特点和故障原因。利用仿真分析软件建立起了收放机构的刚柔耦合模型,采用刚柔耦合动力学仿真分析方法探究了设计加工误差和装配间隙对构件变形的影响。故障分析表明,机械结构设计造成的附加弯矩和加工、装配间隙是导致收放机构变形卡滞的重要影响因素。提出了优化设计方案并进行了刚柔耦合仿真验证分析。对比结果表明,优化方案有效地解决了机构中传动构件受载方式不合理的问题,有效地解决了机构的变形卡滞问题。     

某起落架收放试验故障分析及间隙影响分析

为了分析某型飞机前起落架在收放试验中出现试验件变形、机构卡滞的问题,结合试验现象,对整个机构进行载荷分析,得出机构故障机理,即关键传力部件之间存在间隙。在理论分析的基础上进行ADAMS多刚体动力学分析,对主要受力构件进行有限元分析,随后从制造误差和装配误差两个方面分析运动副间隙可能的取值范围,进而进行运动副含间隙情况下起落架机构卡滞位置的载荷分析,分析结果表明:装配误差导致的运动副间隙使得关键传力部件后拉杆出现8.31 mm变形,最大应力达到1 220 MPa,已超过材料的屈服极限,使得结构变形、机构传力路径改变进而导致机构卡滞。     

含间隙曲柄滑块机构可靠性灵敏度分析

建立了曲柄滑块机构可靠性灵敏度分析模型,推导了机构尺寸参数可靠性灵敏度基于重要抽样法的求解公式,研究低速非连续接触和高速连续接触两种分析模型下铰链间隙对可靠性参数的影响.研究表明铰链间隙对机构运动精度可靠性及可靠性灵敏度计算结果影响很大,且随着机构运行速度的增加,这种影响更为显著.     

多因素耦合下机构运动精度可靠性仿真试验及寿命评估

针对影响平面机构运动精度因素较多且不能忽视的问题,将影响机构运动精度可靠性因素分为非累积性因素和累积性因素,提出了非累积性因素和累积性因素耦合作用下平面机构的运动精度可靠性仿真试验方法;根据可靠性仿真试验得出了累积性因素中机构允许的最大磨损量,利用Archard磨损模型分析铰链的磨损速率,然后基于最大允许磨损量和磨损速率建立了概率可靠性寿命评估模型和模糊可靠性寿命评估模型,根据该模型分别对机构进行寿命评估,并进行了对比。以曲柄滑块机构为例进行分析,得到了该机构不同铰链间隙下运动精度可靠度以及该机构的可靠性寿命,验证了方法的可行性。     

基于连续接触“有效长度模型”及Archard磨损的运动可靠性分析

以某装卸机械中的铰链四杆机构为例,提出了一种运动可靠性的计算方法。将原始杆长尺寸误差、铰链间隙误差及磨损量误差均视为随机变量,基于诸影响因素均服从正态分布的假设,对机构进行了运动可靠性分析数学模型及计算机编程计算。对"有效长度模型"理论进行改进,建立了连续接触的"有效长度模型"。根据Archard磨损理论,对机构进行运动及受力分析,建立新的运动副磨损模型。使用Matlab软件对实例进行编程计算,定量对比分析了上述因素对机构装卸手臂输出位移可靠度的影响程度。此方法不仅结果更加精确且更接近工程实际。     

全自动平压平模切机肘杆机构运动精度可靠性分析

将各原始误差视为随机变量，对全自动平压平模切机肘杆机构分别在仅有杆长尺寸误差或铰链间隙误差以及两种误差同时存在的3种情况下，对其输出运动误差进行了分析与综合，建立了机构运动精度可靠性分析模型。对杆长尺寸误差和铰链间隙误差随机变量均值和方差的改变给机构输出运动精度可靠度的影响进行了MATLAB仿真分析。     

含非规则粗糙间隙表面铰链关节的平面柔性多连杆传动系统动态误差与运动副磨损周期行为分析

传统旋转间隙关节接触模型假定销轴和衬套接触面形状是规则的并忽略了磨损效应的影响,降低了机构动力学模型预测精度。提出了一种含非规则粗糙间隙表面铰链关节的平面柔性多连杆机构多体动力学建模、磨损预测和动态误差分析方法。为准确描述运动副元素间碰撞行为,考虑滑动轴承间隙关节的磨损效应,提出了一种非规则粗糙间隙表面铰链关节的改进接触模型。在此基础上,考虑柔性杆的影响,基于绝对节点坐标法建立了含非规则粗糙间隙表面铰链关节的平面柔性多连杆传动系统多体动力学模型。与基于传统光滑间隙模型的结果相比,基于非规则粗糙间隙改进模型的多连杆机构动态响应更接近于试验值,验证了所提出计算方法的有效性。仿真结果表明,选用CuSn10P和CuPb30作为铰链衬套材料能够有效降低多连杆机构滑块动态响应偏差和提高机构的运动精度;表面粗糙度过高会导致运动副磨损加剧,过低则会降低间隙表面微凸体对碰撞能量的吸收。此外,磨损加剧了间隙表面轮廓不规则度,导致机构动态响应的不稳定性增大,运动精度降低。     

考虑运动副间隙三角连杆肘杆式压力机机构动力学研究

针对考虑运动副间隙三角连杆肘杆式压力机机构动力学建模、仿真及分析问题,提出了相应的向量键合图法。基于无质量杆-弹簧阻尼运动副间隙模型,建立了含运动副间隙的三角连杆肘杆式压力机机构向量键合图模型。应用相应的方法,使机构向量键合图模型的贮能元件皆具有积分因果关系。在此基础上,基于Matlab实现了含运动副间隙三角连杆肘杆式压力机机构计算机建模及动力学仿真,分析了运动副间隙对压力机机构运动学及动力学性能的影响,验证了所述方法的可靠性及有效性。     

Prediction of operating reliability of multi-body mechanism in micro-switches considering parameter distribution and wear of parts

Traditional method evaluates operating reliability by counting life-test results of a small number of samples, which ignores variability between individuals and cannot accurately reflect the true state. This paper proposes a model for predicting operational reliability of mechanism in a batch of micro-switches based on manufacturing parameters, in view of complex structure and diverse manufacturing parameters. A multi-body kinetic model based on manufacturing parameters and principle of action considering contact fatigue and wear was established, and the operating characteristics in the degradation process with sliding wear of joints were obtained. Finally, the linkage with revolute clearance in miniature circuit breaker (MCB) was used as numerical example application to perform investigation. Prediction results are consistent with batch experiments, which verifies accuracy of model. In addition, the optimal combination of clearances was obtained by using genetic algorithm based on predicted model, which increases locking reliability to 99.3% after 10000 operation cycles.

     

考虑杆件柔性的间隙机构系统磨损分析

基于机械系统动力学分析软件ADAMS建立了含多间隙曲柄滑块机构的动力学模型,利用冲击函数理论模拟间隙处的接触碰撞作用,详细研究了构件柔性和铰链间隙对机构系统动力学特性的影响,并应用Archard磨损模型对间隙运动副的磨损进行了预测。当考虑杆件柔性时,应用ANSYS程序创建连杆的有限元模型,取连杆的前五阶模态导入ADAMS中建立含柔性连杆的多间隙机构动力学模型并进行动力学仿真计算,结果发现,考虑杆件柔性时的间隙机构系统动态行为在很大程度上趋于理想机构,在曲柄转动一个周期的过程中间隙运动副除在几个特定的位置处发生了较大的碰撞外,轴销与轴套均保持连续接触,且预测所得的磨损量也较小。     

一种铆接机械手的运动精度可靠性分析

介绍了一种六自由度工业机器人的运动精度可靠性分析方法。通过分析一种铆接机械手的结构,基于D-H坐标法,建立运动数学模型,并考虑加工和装配过程中尺寸误差和间隙误差的随机性,将结构参数和运动变量误差视为随机变量,建立运动误差模型,结合机构运动学和可靠性理论,构建机械手运动精度可靠性模型。通过算例,验证了该方法的可行性,为该类型工业机器人的可靠性设计和结构优化提供了一定的理论参考。     

含间隙卫星天线双轴机构动态磨损特性研究

卫星天线双轴驱动机构是天线系统实现精确定位的关键组件,磨损间隙是影响天线指向精度及寿命的主要因素.采用非线性弹簧阻尼模型建立了间隙处的接触碰撞模型,同时采用Coulomb摩擦模型考虑运动副间隙处的摩擦作用,进而建立了含间隙双轴机构的动力学模型,对其进行动力学仿真,提取出接触碰撞时的动力学参数,基于Archard's摩损模型计算运动副间隙的动态磨损量,从而得到间隙运动副的动态磨损特性,为进一步研究非规则时变间隙对卫星天线系统动态性能的影响提供基础.     

基于GA-MVFOSM法的DSA250型受电弓运动可靠性分析

为分析运动副磨损与杆件尺寸不确定性2种因素对受电弓运动可靠性的影响，提出一种基于遗传一次二阶矩法(GA-MVFOSM)的受电弓运动可靠性计算方法。首先，构建受电弓运动学方程，应用Archard磨损理论建立其运动副磨损可靠性模型。在此基础上，考虑运动副磨损与杆件尺寸的不确定性，结合可靠性理论建立受电弓运动可靠性模型。其次，利用遗传算法优化一次二阶矩法，提出GA-MVFOSM算法，用以求解受电弓的运动可靠度。最后，以DSA250型受电弓为研究对象，利用所提方法分析其运动可靠性，并与传统方法进行对比。分析结果表明:各运动副磨损量分别在0.230 0 mm、0.136 6 mm、0.006 6 mm内时，运动副磨损可靠度处于较高水平，2种因素耦合情况下弓头运动可靠度最小值为0.964 7；基于遗传一次二阶矩的计算方法可以有效提高传统方法计算精度，为提高受电弓工作可靠性提供参考依据。     

基于机构运动精度的可靠性虚拟实验方法研究

基于虚拟样机仿真分析软件ADAMS的虚拟仿真环境,对应用广泛的曲柄滑块机构开展基于可靠性的虚拟实验研究.首先建立机构的虚拟样机,模拟机构真实实验条件,逼真地展现真实的实验场景.实验中通过Monte Carlo计算方法和参数化建模技术,综合考虑机构的尺寸误差和运动副间隙误差对机构运动可靠性的影响.通过虚拟实验分别获取关于执行机构位移、速度、加速度误差的大样本数据,并由此得到误差的分布规律,求取误差的可靠度.最后,以VC 6.0为开发平台,开发了该虚拟实验系统,该实验系统能代替真实实验,使实验次数可以不受限制.     

考虑驱动耦合的绳驱动外肢体机器人运动建模及控制研究

针对绳驱动外肢体机器人由于其布线形式及驱动耦合所造成的运动建模复杂及控制精度低等问题,研究了一种考虑驱 动耦合的绳驱动外肢体机器人运动建模及控制方法。 基于 D-H 法和欧拉变换原理构建了刚柔一体外肢体机器人的运动学模 型,并根据关节耦合机理推导相邻关节间的主动解耦模型,提出了一种基于驱动解耦运动学模型的外肢体控制策略。 最后搭建 了外肢体机器人实验样机,并对其所建运动模型及控制方法进行验证。 结果表明,机器人末端多点定位误差最大为 7. 45 mm, 移动路径最大误差为 7. 24 mm,总体误差平均值为 6. 08 mm,由此验证了所提的刚柔一体外肢体机器人驱动解耦运动学模型和 控制策略的正确性,具有较好的控制精度和运动品质。     

Prediction of vibration characteristics of a planar mechanism having imperfect joints using neural network

Clearance is inevitable in the joints of mechanisms due primarily to the design, manufacturing and assembly processes or a wear effect. Excessive value of joint clearance plays a crucial role and has a significant effect on the kinematic and dynamic performances of the mechanism. In this study, effects of joint clearances on bearing vibrations of mechanism are investigated. An experimental test rig is set up, and a planar slider-crank mechanism having two imperfect joints with radial clearance is used as a model mechanism. Three accelerometers are positioned at different points to measure the bearing vibrations during the mechanism motion. For the different running speeds and clearance sizes, this work provides a neural model to predict and estimate the bearing vibrations of the mechanical systems having imperfect joints. The results show that radial basis function (RBF) neural network has a superior performance for predicting and estimating the vibration characteristics of the mechanical system.